Subsurface Flow and Contamination pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Proquest Info & Learning

作者:Marino, Miguel A. (EDT)

出品人:

页数:110

译者:

出版时间:

价格:42.6

装帧:HRD

isbn号码:9780835731706

丛书系列:

图书标签:

• 地下水流
• 污染物运移
• 水文地质
• 环境工程
• 地下水污染
• 数值模拟
• 水质
• 修复技术
• 模型
• 渗透流

好的，这是一本关于“大气边界层动力学与气候变化”的图书简介。 --- 书名：大气边界层动力学与气候变化：从微观湍流到全球环流的耦合机制 图书简介 本书深入探讨了地球大气边界层（Planetary Boundary Layer, PBL）的复杂物理过程、其在气候系统中的关键作用，以及如何应对日益严峻的气候变化挑战。大气边界层，即地球表面与自由大气之间的薄层，是地表能量、水分、动量以及物质交换的门户。它深刻影响着局地天气模式、空气质量，并最终通过反馈机制作用于区域乃至全球气候的长期演变。 第一部分：边界层物理学基础与结构 本部分首先为读者构建了坚实的理论基础。内容涵盖了大气运动学、热力学、辐射传输的基本原理，并重点聚焦于湍流理论的现代发展。我们详述了湍流输运的拉格朗日和欧拉视角，解析了湍流的产生、结构、耗散机制，并详细介绍了动量、热量和水汽通量的参数化方法，这些是数值天气预报和气候模型的核心组成部分。 1.1 湍流的谱分析与尺度分离： 深入解析了大气湍流中的能量级串（Kolmogorov 1941 理论的扩展），区分了地表通量驱动的惯性子区与上边界层（UBL）的动力学特征。讨论了如何利用大涡模拟（LES）和雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）对不同尺度湍流进行精确刻画。 1.2 边界层热力学结构与稳定性判据： 详细阐述了白天对流边界层（CBL）的逐日演变——从地表加热引发的混合层发展，到混合层顶的逆温层结构，再到夜间稳定边界层（SBL）的形成与消散过程。引入了最新的稳定度参数（如 $z/L$ 或 $Pi$ 参数）及其在边界层高度估算中的应用。 1.3 边界层参数化在气候模型中的挑战： 讨论了在分辨率有限的气候模型中，如何有效地处理亚网格尺度的边界层过程。重点分析了当前主流模型（如 GCMs）中边界层方案的局限性，特别是对云底抬升、雾的模拟以及地表反照率变化影响的敏感性。 第二部分：关键交换过程与地表耦合 本部分将焦点转向边界层与下垫面之间的能量和物质交换，探讨地表异质性如何调制边界层特征。 2.1 能量平衡与水汽循环： 精确量化了太阳短波辐射、地表长波辐射、潜热通量和感热通量之间的动态平衡。重点分析了植被冠层、土壤水分和雪冰覆盖对地表能量分配的影响，以及蒸散发过程在调节边界层湿度场中的关键作用。讨论了干旱和半干旱地区“土壤水分-热量”反馈机制对区域降水的影响。 2.2 动量输送与地表粗糙度： 详细分析了地表微观地形（如森林、城市峡谷）如何通过增加空气动力学粗糙度长度（$z_0$）和动量损失，影响地表风场结构。探讨了风廓线的测量技术（如SODAR和LiDAR）及其数据在模型验证中的应用。 2.3 城市热岛效应与空气质量： 深入研究了城市下垫面（高热容量、低反照率、几何陷阱效应）如何增强城市边界层的高度和温度。解析了城市尺度的污染物（如气溶胶、臭氧前体物）的垂直和水平输运机制，以及城市排放如何被边界层结构“捕获”或“稀释”。 第三部分：边界层在气候变化中的反馈 本书的核心贡献在于将边界层动力学置于全球气候变暖的背景下进行审视。PBL 对气候变化的响应是复杂且非线性的。 3.1 云的形成与边界层相互作用： 详细考察了低云（特别是积云和层积云）的形成机制与边界层顶的耦合。强调了气候变暖背景下，低云量的微小变化如何通过改变地球的反射率（反照率）产生巨大的辐射强迫效应。讨论了云顶辐射冷却如何影响混合层顶的稳定性，进而调控云的生命周期。 3.2 边界层高度的长期趋势： 基于再分析资料和卫星遥感数据，分析了全球范围内边界层高度（PBLH）在过去几十年中的变化趋势。讨论了人类活动（如气溶胶排放）和温室气体驱动的辐射强迫如何共同作用于边界层顶，特别是热带辐合带（ITCZ）附近PBLH的区域性抬升或降低现象。 3.3 极端天气事件与边界层： 探讨了边界层过程在极端天气事件生成中的作用。例如，强对流风暴的激发常常依赖于边界层内积累的有效CAPE（对流有效位能），以及地表加热速率与低空风切变之间的协同作用。分析了热浪期间，地表反馈如何维持和增强近地表极端高温。 第四部分：先进观测与模拟技术 最后一部分介绍了当前最前沿的研究方法，旨在提高我们对边界层复杂性的理解和模拟精度。 4.1 多尺度数值模拟： 全面回顾了从微尺度（LES）到中尺度（WRF等）再到全球气候模型（GCMs）的模拟框架。重点介绍了如何通过嵌套网格和双向耦合方案，实现对边界层过程在不同空间尺度上的精确描述。 4.2 遥感与原位观测的融合： 介绍了利用激光雷达（LiDAR）、微波辐射计以及系留探球系统（如 TRAMP）获取高时空分辨率的边界层廓线数据。强调了利用这些高精度数据来约束和改进气候模型中边界层参数化方案的重要性。 结论与展望： 本书总结了当前大气边界层研究的主要成果，并指出了未来研究的关键方向，包括对地表能量非均匀性、生物地球化学循环与湍流输运的耦合、以及模型对快速变化的边界层气候状态的响应能力提升等方面的迫切需求。本书旨在为大气科学、气候建模、环境工程以及能源领域的研究人员和高级学生提供一份全面且深入的参考指南。 ---

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